利用SPD實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存的自動識別和配置

摘　要：介紹了內(nèi)存的SPD規(guī)范及其硬件接口類型和數(shù)據(jù)組織結構，實現(xiàn)了在嵌入式系統(tǒng)中對不同內(nèi)存的識別與配置，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便更換和檢測。具體實例詳細描述了嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存的自動配置過程。
 
關鍵詞：SPD I2C 嵌入式系統(tǒng) MPC824X 

在嵌入式系統(tǒng)設計中經(jīng)常用大容量的SDRAM，存放RTOS和數(shù)據(jù)。這時用戶可以有兩種選擇：一種是選用合適的內(nèi)存芯片自己布線，把整個SDRAM做到嵌入式系統(tǒng)的PCB板上，這種方法在小系統(tǒng)中經(jīng)常采用；另一種就是選用現(xiàn)成的內(nèi)存條(如筆記本電腦上常用的DIMM內(nèi)存)，現(xiàn)成的內(nèi)存條不僅容量大，而且由于用量大，價格也相對便宜。另外現(xiàn)成的內(nèi)存條還節(jié)省了PCB布線空間，縮小嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便更換和檢測。筆記本內(nèi)存的型號和種類很多，采購時也可能來自多個廠家。為了使各種內(nèi)存條在嵌入式系統(tǒng)都能正常使用，就需要系統(tǒng)的BOOT程序能進行自動識別和配置，按照SPD(SDRAM Serial Presence Detect Specification)規(guī)范正確讀取內(nèi)存參數(shù)，另外根據(jù)內(nèi)存參數(shù)配置SDRAM控制器。

1 SPD規(guī)范及數(shù)據(jù)格式 

內(nèi)存的SPD規(guī)范是SDRAM控制器參數(shù)配置的主要依據(jù)，在SPD規(guī)范中定義了單面或雙面DRAM的詳細參數(shù)，如內(nèi)存的大小、數(shù)據(jù)位、行列地址的寬度、邏輯Bank數(shù)和物理Bank等。這些數(shù)據(jù)存放在EEPROM芯片中，詳細描述了內(nèi)存條的各種參數(shù)。存放內(nèi)存參數(shù)的是一個兩線制的串行EEPROM芯片，接口類型符合I2C協(xié)議。I2C協(xié)議是Philips公司制定的兩線制的串行數(shù)據(jù)傳輸標準，數(shù)據(jù)的讀寫通過一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸有其嚴格的格式，一個數(shù)據(jù)幀由起始位、器件地址、應答位、數(shù)據(jù)地址、傳輸數(shù)據(jù)和結束位構成，可以允許多個器件分主從模式進行傳輸。其數(shù)據(jù)傳輸時序如圖1所示。主控制器讀寫數(shù)據(jù)的格式如圖2所示。

內(nèi)存的SPD一般要求EEPROM帶有2Kbit的存儲空間，用于存放內(nèi)存的配置參數(shù)，而硬件電路接口是I2C接口。要讀取內(nèi)存參數(shù)，主控制器必須能按照I2C協(xié)議進行通信，進行數(shù)據(jù)的讀操作。另外還需知道EEPROM的數(shù)據(jù)存放格式及其含義。SPD規(guī)范中對存放的數(shù)據(jù)進行了詳細的說明和定義。以PC133-333為例詳細說明挑選配置時用到的參數(shù)，如表1所示。用戶只需把相應地址中的值讀出來，對照規(guī)范中的說明即可知道內(nèi)存的詳細參數(shù)。 

 

2 卡的自動識別和配置過程 

下面以Motorola公司的MPC824XCPU為例介紹內(nèi)存的識別和配置過程。MPC824X是一款功能強大的嵌入式處理器，它由603E核107橋構成。107橋有很豐富的控制接口模塊，如SDRAM控制器、EPIC、UART、I2C控制器等，很方便與外圍電路接口。嵌入式系統(tǒng)板中數(shù)據(jù)量很大，至少要用到256MB內(nèi)存。為了方便各種廠家的內(nèi)存型號進行混插使用，需要編寫內(nèi)存自動識別和配置程序，把需要配置的數(shù)據(jù)從EEPROM讀出，然后根據(jù)SPD協(xié)議轉換成內(nèi)存的配置參數(shù)。這個配置過程必須在系統(tǒng)上電后立即運行，為后面的RTOS運行做準備。內(nèi)存初始化參數(shù)包括行列地址寬度、邏輯Bank數(shù)、物理Bank的大小。因為MPC824X內(nèi)有I2C控制器，所以可以直接與SPD連接，通過軟件的初始化，配置好I2C控制器，程序流程如圖3。

 

相關代碼及注釋： 

　　/*配置分頻系數(shù)、模塊使能*/ 
　　mpc107_i2c_start();

　　/*設置控制器為發(fā)送模式*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN 
　　| MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_MTX);

　　/*送器件地址，置寫標志*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa0);

　　/*等待傳輸結束*/ 
　　i2c_wait();

　　/*送數(shù)據(jù)地址*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0x0);

　　/*等待傳輸結束*/ 
　　i2c_wait();

　　/*再次發(fā)送start位*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR, MPC107_CCR_MEN 
　　|MPC107_CCR_MSTA|MPC107_CCR_MTX|MPC107_CCR_RSTA);

　　/*送器件地址，置讀標志*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CDR, 0xa1);

　　/*等待傳輸結束*/ 
　　i2c_wait();

　　/*發(fā)送應答位*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN 
　　|MPC107_CCR_MSTA | MPC107_CCR_TXAK);

　　/*做一次假讀操作*/ 
　　sysEUMBBARRead(MPC107_I2CDR);

　　/*發(fā)送應答*/ 
　　sysEUMBBARWrite(MPC107_I2CCR,MPC107_CCR_MEN | 
　　MPC107_CCR_TXAK);

　　/*讀數(shù)據(jù)*/ 
　　data[i] = sysEUMBBARRead( MPC107_I2CDR);

　　/*配置MCCR寄存器*/ 
　　sys107RegWrite(MCCR_ADD,T_DATA); 

其它寄存器按此順序配置。

參考文獻
1 intel PC SDRAM Serial Presence Detect (SPD) Specification
2 24C02 datasheet
3 MPC8240 Integrated Processor User,s Manual